一种可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警方法及模型建立装置与流程

1.本发明涉及沸腾床渣油加氢装置技术领域，具体而言，涉及一种可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警方法及模型建立装置。


背景技术：

2.沸腾床渣油加氢的工艺具有原料适应性广、催化剂在线置换、渣油转化率高(60-80％)的优点，但装置运行周期受诸多因素影响，不能进行长周期运转。对部分沸腾床渣油加氢装置停工事故原因进行统计分析发现：存在诸多影响沸腾床加氢装置稳定运转的因素，其中最为重要的原因为渣油在深度转化过程中因体系分相结焦而导致的设备堵塞，其中在分离单元中的热低分、常减压塔底部、减压塔底换热器等设备部位及部分管线最易结焦，以上是导致装置非正常停工的重点区域，因结焦堵塞设备及管线严重影响了装置的运行周期，同时不定期的清焦工作也增加了装置的运行成本。
3.目前针对沸腾床渣油加氢装置的结焦问题的处理措施主要有掺炼高芳烃组分、控制渣油转化率、控制流速、设置冲洗油和冲洗氢等，而抑焦措施的调整多以设备的压降变化为依据，但是在实际应用过程中以压降变化为抑焦措施的调整依据存在一定的滞后性，为了尽可能的延长装置的运行周期，需要解决抑焦措施的滞后性。
4.鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的目的之一在于提供一种可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警方法以解决上述技术问题。
6.本发明的目的之二在于提供一种延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警模型建立装置。
7.本发明的目的之三在于提供一种运行上述结焦预警方法中的步骤的电子设备。
8.本发明的目的之四在于提供一种存储有运行上述结焦预警方法中的步骤的计算机程序的可读存储介质。
9.本技术可这样实现：
10.第一方面，本技术提供一种可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警方法，包括以下步骤：
11.获取沸腾床渣油加氢分离单元中，不同纬度线上热低分底部封头外壁和保温层外侧内壁上的温度数据；
12.计算不同纬度线上热低分底部封头内壁的焦层厚度；
13.拟合得到不同纬度线上热低分底部封头外壁温度与焦层厚度的函数关系式；
14.计算热低分底部封头内壁的结焦量；
15.拟合热低分底部的结焦量与时间的关系式，得到结焦速率；
16.根据所得的结焦速率与预设的系统结焦速率预警值的对比结果对应调整抑焦措施。
17.在可选的实施方式中，通过设置多组热电偶组获取温度数据，每组热电偶组包括设置于热低分底部封头外壁的第一热电偶以及设置于保温层内壁的第二热电偶。
18.在可选的实施方式中，每组热电偶组所包括的第一热电偶和第二热电偶的数量相等且一一对应并位于同一径向上。
19.在可选的实施方式中，同一纬度线上，热电偶组的数量为4-12组。
20.在可选的实施方式中，同一纬度线上，热电偶组的数量为8组。
21.在可选的实施方式中，相邻两条纬度线上的测温点的仰角差为10
°
、15
°
、18
°
或30
°
。
22.在可选的实施方式中，采用以下方式计算同一纬度线上热低分底部封头内壁的焦层厚度；
23.φ1＝φ2，
24.其中，φ1为通过保温层的热流量，φ2为通过焦层和封头的热流量，x为焦层的厚度；λ
焦
、λ
封
和λ
保
分别为焦层的导热系数、金属封头的导热系数和保温层的导热系数，t1为封头外表面温度，t2为保温层外侧内壁的温度，t0为物料温度，r1为封头的半径，d1为封头的壁厚，d2为保温层的厚度。
25.在可选的实施方式中，热低分底部封头外壁温度与焦层厚度的函数关系式x＝f(t)通过将不同纬度线所得的焦层厚度x与热低分底部封头外表面温度t共同拟合得到；
26.其中，x为同一纬度线上所有测量点对应所得的焦层厚度的平均值，t为同一纬度线上所有测量点的封头外表面温度数据的平均值。
27.在可选的实施方式中，热低分底部封头内壁的结焦量通过以下方式得到：
28.qn＝s1×
x
11
×
ρ；
29.其中，qn为待测两条纬度线之间形成的球冠生焦区域对应的生焦量，s1为球冠面积，β1和β2分别为待测两条纬度线之间的结焦量对应的两条纬度线对应的纬度，β为纬度线仰角，r为封头直径；x
11
为焦层的平均厚度，ρ为焦的密度；
30.总的结焦量q为所有球冠生焦区域结焦量的总和。
31.在可选的实施方式中，结焦速率通过以下方式获得：
32.通过获得结焦量与时间的函数关系q＝f(d)，以q＝f(d)对应的斜率作为结焦速度k。
33.第二方面，本技术提供一种可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警模型建立装置，装置包括：
34.温度数据获取模块，用于获取沸腾床渣油加氢分离单元中，不同纬度线上热低分底部封头外壁和保温层外侧内壁上的温度；
35.焦层厚度计算模块，用于计算不同纬度线上热低分底部封头内壁的焦层厚度；
36.不同纬度线上热低分底部封头外壁温度与焦层厚度的函数关系建立模块，用于拟合得到不同纬度线上热低分底部封头外壁温度与焦层厚度的函数关系式；
37.结焦量计算模块，用于计算热低分底部封头内壁的结焦量；
38.结焦速率计算模块，用于拟合热低分底部的结焦量与时间的关系式；
39.调整模块，用于根据所得的结焦速率与预设的系统结焦速率预警值的对比结果对应调整抑焦措施。
40.第三方面，本技术提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，存储器存储有计算机可读取指令，当计算机可读取指令由处理器执行时，运行如前述实施方式任一结焦预警方法中的步骤。
41.第四方面，本技术提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程度，计算机程序被处理器执行时运行如前述实施方式任一结焦预警方法中的步骤。
42.本技术的有益效果包括：
43.本技术提供的可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警方法可实现自动且实时地计算热低分底部的结焦速率，为沸腾床渣油加氢装置的抑焦措施调整提供依据，解决了以往抑焦措施实施的滞后性，降低设备的清焦频次，保障装置的长周期运行，具有良好的经济效益。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
45.图1为本技术提供的电子设备的结构框图；
46.图2为本技术提供的可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警方法的流程图；
47.图3为本技术提供的一组温度检测点的相对位置示意图；
48.图4为本技术提供的一种封头不同纬度线温度检测点的相对位置的示意图；
49.图5为本技术提供的可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警模型建立装置的结构框图。
50.图标：100-电子设备；101-存储器；102-存储控制器；103-处理器；104-外设接口；105-输入输出单元；106-音频单元；107-显示单元；200-可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警模型建立装置；210-温度数据获取模块；220-焦层厚度计算模块；230-不同纬度线上热低分底部封头外壁温度与焦层厚度的函数关系建立模块；240-结焦量计算模块；250-结焦速率计算模块；260-调整模块；31-封头壳体；32-保温层；33-焦层；4-测温点；41-第一热电偶；42-第二热电偶；5-纬线。
具体实施方式
51.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建
议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
52.下面对本技术提供的可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警方法及模型建立装置进行具体说明。
53.请参照图1，图1示出了一种可应用于本技术实施例中的电子设备100的结构框图。电子设备100可以包括可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警模型建立装置、存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、输入输出单元105、音频单元106、显示单元107。
54.存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、输入输出单元105、音频单元106、显示单元107各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
55.可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警模型建立装置包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警模型建立装置的操作系统(operating system，os)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块，例如可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警模型建立装置包括的软件功能模块或计算机程序。
56.其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。其中，存储器101用于存储程序，所述处理器103在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器103中，或者由处理器103实现。
57.处理器103可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器103也可以是任何常规的处理器等。
58.所述外设接口104将各种输入/输出装置耦合至处理器103以及存储器101。在一些实施例中，外设接口104，处理器103以及存储控制器102可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
59.输入输出单元105用于提供给用户输入数据实现用户与所述服务器(或本地终端)的交互。所述输入输出单元105可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
60.音频单元106向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。
61.显示单元107在所述电子设备100与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元107可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻
式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器103进行计算和处理。
62.所述外设接口104将各种输入/输入装置耦合至处理器103以及存储器101。在一些实施例中，外设接口104，处理器103以及存储控制器102可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
63.输入输出单元105用于提供给用户输入数据实现用户与处理终端的交互。所述输入输出单元105可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
64.可以理解，图1所示的结构仅为示意，所述电子设备100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
65.请参照图2至图4，可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警方法包括如下步骤：
66.获取沸腾床渣油加氢分离单元中，不同纬度线上热低分底部封头外壁和保温层32外侧内壁上的温度数据；
67.计算不同纬度线上热低分底部封头内壁的焦层厚度；
68.拟合得到不同纬度线上热低分底部封头外壁温度与焦层厚度的函数关系式；
69.计算热低分底部封头内壁的结焦量；
70.拟合热低分底部的结焦量与时间的关系式，得到结焦速率；
71.根据所得的结焦速率与预设的系统结焦速率预警值的对比结果对应调整抑焦措施。
72.通过设置多组热电偶组获取温度数据，每组热电偶组包括设置于热低分底部封头外壁的第一热电偶41以及设置于保温层32内壁的第二热电偶42。
73.也即，每组测温点4获得两个温度数据，获得的温度数据一个为封头外壁(紧贴金属外壁)的温度，一个是封头壳体31外侧保温层32(保温层32边缘)的温度。值得说明的是，保温层32外围通常由铝皮包裹，测温点4位于铝皮内侧，不接触外界空气。
74.在本技术中，热低分的底部封头可看作半球形。每组热电偶组所包括的第一热电偶41和第二热电偶42的数量相等且一一对应并位于同一径向上。
75.同一纬度线上，热电偶组的数量示例性地可为4-12组，如4组、5组、6组、8组、9组、10组或12组。在一些优选的实施方式中，同一纬度线上，热电偶组的数量为8组。
76.在可选的实施方式中，相邻两条纬度线上的测温点4的仰角差为10
°
、15
°
、18
°
或30
°
。可理解地：仰角差大小与对应纬线5的数量有关，纬线5越多说明仰角差越小，测温的布点越密集，得到的温度数据也更多。
77.在可选的实施方式中，采用以下方式计算同一纬度线上热低分底部封头内壁的焦层厚度；
78.φ1＝φ2，
79.其中，φ1为通过保温层32的热流量，φ2为通过焦层33和封头的热流量，x为焦层33
的厚度；λ
焦
、λ
封
和λ
保
分别为焦层33的导热系数、金属封头的导热系数和保温层32的导热系数，t1为封头外表面温度，t2为保温层32外侧内壁的温度，t0为物料温度，r1为封头的半径，d1为封头的壁厚，d2为保温层32的厚度。
80.上述计算原理包括：热低分底部封头内壁没有结焦时，物料温度在400℃左右，向外部传热，传热场所为半球形封头，传热过程中的热阻来自有金属封头和保温层32；当封头底部结焦时，则多了一个热阻，阻碍了热传导，该热阻来自一定厚度的焦层33，封头外壁和保温层32外边缘的温度会发生一定程度的变化，通过这种温度变化来反推计算焦层33的厚度，根据傅里叶定律，稳态热传导条件下的热流量φ为常量，不随半径而异，也即热低分底部的油料通过底部封头和封头外保温层32的热流量是相同的，因此，根据球壳的热流量公式φ1和φ2即可获知焦层33的厚度，上述φ1和φ2公式中，除待测值x以外，均为已知条件。
81.进一步地，热低分底部封头外壁温度与焦层厚度的函数关系式x＝f(t)通过将不同纬度线所得的焦层厚度x与热低分底部封头外表面温度t共同拟合得到；
82.其中，x为同一纬度线上所有测量点对应所得的焦层厚度的平均值，t为同一纬度线上所有测量点的封头外表面温度数据的平均值。
83.封头最底部设置有物料出口流速扰动较大，假设不结焦，以仰角差为10
°
为例，半球形的封头上则对应有9条纬度线(包括球体0
°
纬度线)，同时按每条纬度线上有8组测温点4为例，将每条纬度线上的8组温度和焦层厚度进行平均得到平均值(x1，t1)，那么9条纬度线则分别得到9组数据(t1，x1)(t2，x2)(t3，x3)(t4，x4)(t5，x5)(t6，x6)(t7，x7)(t8，x8)(t9，x9)，将上述9组数据进行拟合即可得到封头底部外表面温度与焦层厚度的关系式x＝f(t)。
84.进一步地，热低分底部封头内壁的结焦量通过以下方式得到：
85.qn＝s1×
x
11
×
ρ；
86.其中，qn为待测两条纬度线之间形成的球冠生焦区域对应的生焦量，s1为球冠面积，β1和β2分别为待测两条纬度线之间的结焦量对应的两条纬度线对应的纬度，β为纬度线仰角，r为封头直径；x
11
为焦层33的平均厚度，ρ为焦的密度；
87.总的结焦量q为所有球冠生焦区域结焦量的总和。
88.同样的，以仰角差为10
°
为例，纬度线之间的球冠区域为结焦区域，9条纬度线共有8个球冠结焦区域，由于球形表面每两条纬度线之间的球冠面积均不同，因此分别来计算生焦量，以0
°
和10
°
纬度线之间的结焦量计算为例，生焦量q1等于球冠面积s1乘以焦层33的平均厚度x
11
乘以焦的密度ρ，β1＝0，β2＝10，焦的密度ρ为已知条件，从而可计算获得0
°
到10
°
纬度线之间的生焦量q1。随后，逐一计算剩余7个球冠生焦区域的结焦量，将8个球冠结焦区域的结焦量加和即可得到总的结焦量q。
89.本技术中，结焦速率可通过以下方式获得：
90.通过获得结焦量与时间的函数关系q＝f(d)，以q＝f(d)对应的斜率作为结焦速度k。
91.具体的，随着装置的运行，热低分底部的结焦量会逐渐升高，以天为单位，对热低
分底部封头的结焦量进行计算，则可得到数据(d1,q1)、(d2,q2)、(d3,q3)等，对这些数据进行拟合即可得到结焦量与时间的函数关系q＝f(d)，该函数关系中的斜率即为结焦速率k。
92.预设的系统结焦速率预警值k可从沸腾床渣油加氢原料的生焦率、加工量、装置的运行周期以及可调整系数计算获得，比如结焦速率预警值运行周期以及可调整系数计算获得，比如结焦速率预警值其中n为可调系数，m为加工量，α为加工原料的生焦率，t运为预期装置的运行周期，θ为热低分底部的最大结焦量，以上均为已知条件，部分参数可根据装置的实际运行情况进行调整。当结焦系统计算得出的结焦速率值大于预警值k时，则下达部分调整抑焦措施。
93.相应的，请参照图5，本技术提供的可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警模型建立装置200包括：
94.温度数据获取模块210，用于获取沸腾床渣油加氢分离单元中，不同纬度线上热低分底部封头外壁和保温层32外侧内壁上的温度；
95.焦层厚度计算模块220，用于计算不同纬度线上热低分底部封头内壁的焦层厚度；
96.不同纬度线上热低分底部封头外壁温度与焦层厚度的函数关系建立模块230，用于拟合得到不同纬度线上热低分底部封头外壁温度与焦层厚度的函数关系式；
97.结焦量计算模块240，用于计算热低分底部封头内壁的结焦量；
98.结焦速率计算模块250，用于拟合热低分底部的结焦量与时间的关系式；
99.调整模块260，用于根据所得的结焦速率与预设的系统结焦速率预警值的对比结果对应调整抑焦措施。
100.此外，本技术还提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程度，计算机程序被处理器执行时运行如前述结焦预警方法中的步骤。
101.以下结合实施例对本发明的方法进行举例描述。
102.实施例1
103.本实施例提供一种可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警方法，该方法包括如下步骤：
104.(1)获取沸腾床渣油加氢分离单元中，不同纬度线上热低分底部封头外壁和保温层32外侧内壁上的温度数据。
105.上述温度数据通过设置多组热电偶组获取，每组热电偶组包括设置于热低分底部封头外壁的第一热电偶41以及设置于保温层32内壁的第二热电偶42。
106.每组热电偶组所包括的第一热电偶41和第二热电偶42的数量相等且一一对应并位于同一径向上。同一纬度线上，热电偶组的数量为8组。相邻两条纬度线上的测温点4的仰角差为10
°
。
107.(2)计算不同纬度线上热低分底部封头内壁的焦层厚度。
108.采用以下方式计算同一纬度线上热低分底部封头内壁的焦层厚度；
109.φ1＝φ2，
110.其中，φ1为通过保温层32的热流量，φ2为通过焦层33和封头的热流量，x为焦层33的厚度；λ
焦
、λ
封
和λ
保
分别为焦层33的导热系数、金属封头的导热系数和保温层32的导热系
数，t1为封头外表面温度，t2为保温层32外侧内壁的温度，t0为物料温度，r1为封头的半径，d1为封头的壁厚，d2为保温层32的厚度。
111.(3)拟合得到不同纬度线上热低分底部封头外壁温度与焦层厚度的函数关系式。
112.半球形的封头上对应有9条纬度线(包括球体0
°
纬度线)，将每条纬度线上的8组温度和焦层厚度进行平均得到平均值(x1，t1)，9条纬度线则分别得到9组数据(t1，x1)(t2，x2)(t3，x3)(t4，x4)(t5，x5)(t6，x6)(t7，x7)(t8，x8)(t9，x9)，将上述9组数据进行拟合，得到封头底部外表面温度与焦层厚度的关系式x＝f(t)。
113.(4)计算热低分底部封头内壁的结焦量。
114.纬度线之间的球冠区域为结焦区域，9条纬度线共有8个球冠结焦区域，生焦量q1等于球冠面积s1乘以焦层33的平均厚度x
11
乘以焦的密度ρ，β1＝0，β2＝10，焦的密度ρ为已知条件，β为纬度线仰角，r为封头直径；从而可计算获得0
°
到10
°
纬度线之间的生焦量q1。随后，逐一计算剩余7个球冠生焦区域的结焦量，将8个球冠结焦区域的结焦量加和即可得到总的结焦量q。
115.(5)拟合热低分底部的结焦量与时间的关系式，得到结焦速率。
116.以天为单位，对热低分底部封头的结焦量进行计算，则可得到数据(d1,q1)、(d2,q2)、(d3,q3)等，对这些数据进行拟合即可得到结焦量与时间的函数关系q＝f(d)，该函数关系中的斜率即为结焦速率k。
117.(6)根据所得的结焦速率与预设的系统结焦速率预警值的对比结果对应调整抑焦措施。
118.当结焦系统计算得出的结焦速率值k大于预设的系统结焦速率预警值k时，则下达部分调整抑焦措施；若结焦系统计算得出的结焦速率值k小于预设的系统结焦速率预警值k时，则继续监控直至k大于k后下达部分调整抑焦措施。
119.实施例2
120.本实施例与实施例1的区别在于：同一纬度线上，热电偶组的数量为4组。相邻两条纬度线上的测温点4的仰角差为15
°
。
121.实施例3
122.本实施例与实施例1的区别在于：同一纬度线上，热电偶组的数量为12组。相邻两条纬度线上的测温点4的仰角差为18
°
。
123.实施例4
124.本实施例与实施例1的区别在于：同一纬度线上，热电偶组的数量为10组。相邻两条纬度线上的测温点4的仰角差为30
°
。
125.综上所述，本技术提供的可延长沸腾床渣油加氢装置运行周期的结焦预警方法可实现自动且实时地计算热低分底部的结焦速率，为沸腾床渣油加氢装置的抑焦措施调整提供依据，解决了以往抑焦措施实施的滞后性，降低设备的清焦频次，保障装置的长周期运行，具有良好的经济效益。
126.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。